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3. 超载存在安全隐患，交通部门常用“地磅”检测货车是否超载。小枫设计的模拟地磅原理的简化电路如图甲所示，电源电压恒为3 V，定值电阻规格可选，电压表的测量范围为0～3 V，力敏电阻的电阻R随所受压力F的变化关系如图乙所示。力敏电阻上方紧密连接一个轻质绝缘平板，检测时将货车模型静置于其上。g取10 N/kg。
（1）若货车模型总质量为1.5 kg，则其所受重力为 N。
（2）若用图甲所示电路检测，则当定值电阻的电阻一定时，静置在绝缘平板上的货车模型总质量越大，电压表示数越。
（3）小枫将电压表改接到定值电阻两端后，如图丙所示，将电压表2 V刻度线处设置为货车模型总质量最大值，超过此刻度线代表超载。若设定检测的货车模型总质量不超过2 kg，则定值电阻的电阻应为 Ω。
（1）若货车模型总质量为1.5 kg，则其所受重力为 N。
（2）若用图甲所示电路检测，则当定值电阻的电阻一定时，静置在绝缘平板上的货车模型总质量越大，电压表示数越。
（3）小枫将电压表改接到定值电阻两端后，如图丙所示，将电压表2 V刻度线处设置为货车模型总质量最大值，超过此刻度线代表超载。若设定检测的货车模型总质量不超过2 kg，则定值电阻的电阻应为 Ω。
答案
(1) 15
(2) 小
(3) 1000
解析：
(1) 货车模型所受重力 G=mg=1.5\,kg × 10\,N/kg=15\,N 。
(2) 图甲中力敏电阻与定值电阻串联，电压表测力敏电阻两端电压。货车质量越大，压力 F 越大，由图乙知力敏电阻 R 越小。根据串联分压规律$ \frac{U_{力敏}}{U_{定值}}=\frac{R}{R_{定}} $， R 减小则力敏电阻分压减小，电压表示数越小。
(3) 最大质量 2\,kg 时，压力 F=G=mg=2\,kg × 10\,N/kg=20\,N 。由图乙知， F=20\,N 时力敏电阻$ R=500\,\Omega $。
图丙中电压表测定值电阻$ R_0 $电压，最大电压$ U_0=2\,V $，则力敏电阻两端电压$ U_R=U_{总}-U_0=3\,V-2\,V=1\,V $。
串联电路电流相等：$ \frac{U_0}{R_0}=\frac{U_R}{R} $，即$ \frac{2\,V}{R_0}=\frac{1\,V}{500\,\Omega} $，解得$ R_0=1000\,\Omega $。
(2) 小
(3) 1000
解析：
(1) 货车模型所受重力 G=mg=1.5\,kg × 10\,N/kg=15\,N 。
(2) 图甲中力敏电阻与定值电阻串联，电压表测力敏电阻两端电压。货车质量越大，压力 F 越大，由图乙知力敏电阻 R 越小。根据串联分压规律$ \frac{U_{力敏}}{U_{定值}}=\frac{R}{R_{定}} $， R 减小则力敏电阻分压减小，电压表示数越小。
(3) 最大质量 2\,kg 时，压力 F=G=mg=2\,kg × 10\,N/kg=20\,N 。由图乙知， F=20\,N 时力敏电阻$ R=500\,\Omega $。
图丙中电压表测定值电阻$ R_0 $电压，最大电压$ U_0=2\,V $，则力敏电阻两端电压$ U_R=U_{总}-U_0=3\,V-2\,V=1\,V $。
串联电路电流相等：$ \frac{U_0}{R_0}=\frac{U_R}{R} $，即$ \frac{2\,V}{R_0}=\frac{1\,V}{500\,\Omega} $，解得$ R_0=1000\,\Omega $。
解析
【分析】
本题包含三个小问题，第（1）问利用重力公式直接计算；第（2）问需结合串联电路分压规律和力敏电阻的阻值随压力变化的图像分析电压表示数变化；第（3）问先计算最大质量对应的压力，从图像中找到对应力敏电阻的阻值，再利用串联电路电流相等和欧姆定律计算定值电阻的阻值。
【解析】
（1）根据重力计算公式 $ G = mg $，已知货车模型总质量 $ m = 1.5\ \mathrm{kg} $，$ g = 10\ \mathrm{N/kg} $，代入得：$ G = 1.5\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 15\ \mathrm{N} $。
（2）图甲中，力敏电阻与定值电阻串联，电压表测量力敏电阻两端的电压。货车模型总质量越大，对力敏电阻的压力 $ F $ 越大，由图乙可知，力敏电阻的阻值 $ R $ 越小。根据串联分压规律，串联电路中电阻越小，分得的电压越小，因此力敏电阻分得的电压越小，即电压表示数越小。
（3）当货车模型总质量最大为 $ 2\ \mathrm{kg} $ 时，对应的压力 $ F = G = mg = 2\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 20\ \mathrm{N} $。由图乙可知，当 $ F = 20\ \mathrm{N} $ 时，力敏电阻的阻值 $ R = 500\ \Omega $。图丙中，电压表测定值电阻两端的电压，最大电压 $ U_0 = 2\ \mathrm{V} $，电源电压 $ U_{\mathrm{总}} = 3\ \mathrm{V} $，所以力敏电阻两端的电压 $ U_R = U_{\mathrm{总}} - U_0 = 3\ \mathrm{V} - 2\ \mathrm{V} = 1\ \mathrm{V} $。串联电路中电流处处相等，根据欧姆定律 $ I = \frac{U}{R} $，可得 $ \frac{U_0}{R_0} = \frac{U_R}{R} $，代入数值：$ \frac{2\ \mathrm{V}}{R_0} = \frac{1\ \mathrm{V}}{500\ \Omega} $，解得 $ R_0 = 1000\ \Omega $。
【答案】
15；小；1000
【知识点】
重力计算、串联分压、欧姆定律
【点评】
本题结合地磅的实际应用，综合考查了力学与电学的基础知识点，需要学生能正确分析电路和图像，难度适中，是学科知识结合实际应用的典型题目。
【难度系数】
0.6
本题包含三个小问题，第（1）问利用重力公式直接计算；第（2）问需结合串联电路分压规律和力敏电阻的阻值随压力变化的图像分析电压表示数变化；第（3）问先计算最大质量对应的压力，从图像中找到对应力敏电阻的阻值，再利用串联电路电流相等和欧姆定律计算定值电阻的阻值。
【解析】
（1）根据重力计算公式 $ G = mg $，已知货车模型总质量 $ m = 1.5\ \mathrm{kg} $，$ g = 10\ \mathrm{N/kg} $，代入得：$ G = 1.5\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 15\ \mathrm{N} $。
（2）图甲中，力敏电阻与定值电阻串联，电压表测量力敏电阻两端的电压。货车模型总质量越大，对力敏电阻的压力 $ F $ 越大，由图乙可知，力敏电阻的阻值 $ R $ 越小。根据串联分压规律，串联电路中电阻越小，分得的电压越小，因此力敏电阻分得的电压越小，即电压表示数越小。
（3）当货车模型总质量最大为 $ 2\ \mathrm{kg} $ 时，对应的压力 $ F = G = mg = 2\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 20\ \mathrm{N} $。由图乙可知，当 $ F = 20\ \mathrm{N} $ 时，力敏电阻的阻值 $ R = 500\ \Omega $。图丙中，电压表测定值电阻两端的电压，最大电压 $ U_0 = 2\ \mathrm{V} $，电源电压 $ U_{\mathrm{总}} = 3\ \mathrm{V} $，所以力敏电阻两端的电压 $ U_R = U_{\mathrm{总}} - U_0 = 3\ \mathrm{V} - 2\ \mathrm{V} = 1\ \mathrm{V} $。串联电路中电流处处相等，根据欧姆定律 $ I = \frac{U}{R} $，可得 $ \frac{U_0}{R_0} = \frac{U_R}{R} $，代入数值：$ \frac{2\ \mathrm{V}}{R_0} = \frac{1\ \mathrm{V}}{500\ \Omega} $，解得 $ R_0 = 1000\ \Omega $。
【答案】
15；小；1000
【知识点】
重力计算、串联分压、欧姆定律
【点评】
本题结合地磅的实际应用，综合考查了力学与电学的基础知识点，需要学生能正确分析电路和图像，难度适中，是学科知识结合实际应用的典型题目。
【难度系数】
0.6
4. 在探究电流与电压的关系的实验中，保持定值电阻的电阻R不变，小明设计了如图甲所示的电路图并进行实验。
（1）连接电路前，电流表有示数，应该对电流表进行。
（2）连接电路时，开关S应处于状态。
（3）连接完电路，实验前应将滑动变阻器的滑片P移至端。
（4）某次实验中，电流表指针偏转如图乙所示，其示数为A。
（5）实验测得的5组数据记录在表格中，为了找到电阻一定时电流与电压的关系，处理数据的方法应是（列举一种方法即可）。
（1）连接电路前，电流表有示数，应该对电流表进行。
（2）连接电路时，开关S应处于状态。
（3）连接完电路，实验前应将滑动变阻器的滑片P移至端。
（4）某次实验中，电流表指针偏转如图乙所示，其示数为A。
（5）实验测得的5组数据记录在表格中，为了找到电阻一定时电流与电压的关系，处理数据的方法应是（列举一种方法即可）。
答案
(1) 调零
(2) 断开
(3) b
(4) 0.2
(5) 计算$\frac{U}{I}$的比值（或绘制U - I图像，观察是否为过原点的直线）
解析
【分析】
本题考查探究电流与电压关系实验的基础操作和数据处理，需结合电流表使用规则、电路连接安全要求、滑动变阻器操作方法及实验数据处理思路逐一分析：
1. 电流表使用前需校零，若连接电路前有示数，说明未调零；
2. 连接电路时开关断开是为避免短路损坏器材，属于电路连接的安全规则；
3. 滑动变阻器实验前移至最大阻值端，可保护电路，需结合电路图判断最大阻值端；
4. 电流表读数需先确定量程和分度值，再读取指针示数；
5. 探究电流与电压关系，电阻不变时，通过计算U/I比值或绘制U-I图像可得出两者的正比关系。
【解析】
（1）电流表使用前应调零，若连接电路前有示数，需对电流表进行调零操作；
（2）连接电路时，为防止短路损坏电路元件，开关S应处于断开状态；
（3）连接完电路实验前，滑动变阻器滑片需移至最大阻值处，结合图甲可知，滑片移至b端时阻值最大；
（4）电流表选用0~0.6A量程，分度值为0.02A，指针指向0.2A，故示数为0.2A；
（5）探究电阻一定时电流与电压的关系，可计算每组数据的U/I比值，若比值为定值，说明电流与电压成正比；也可绘制U-I图像，观察是否为过原点的直线，从而得出关系。
【答案】
(1) 调零；(2) 断开；(3) b；(4) 0.2；(5) 计算$\frac{U}{I}$的比值（或绘制U - I图像，观察是否为过原点的直线）
【知识点】
电流表的使用、电路连接的基本操作、探究电流与电压的关系
【点评】
本题围绕探究电流与电压关系实验的基础环节命题，考查实验器材使用、电路操作及数据处理的核心知识点，属于实验基础题，侧重对实验基本技能的掌握。
【难度系数】
0.7
本题考查探究电流与电压关系实验的基础操作和数据处理，需结合电流表使用规则、电路连接安全要求、滑动变阻器操作方法及实验数据处理思路逐一分析：
1. 电流表使用前需校零，若连接电路前有示数，说明未调零；
2. 连接电路时开关断开是为避免短路损坏器材，属于电路连接的安全规则；
3. 滑动变阻器实验前移至最大阻值端，可保护电路，需结合电路图判断最大阻值端；
4. 电流表读数需先确定量程和分度值，再读取指针示数；
5. 探究电流与电压关系，电阻不变时，通过计算U/I比值或绘制U-I图像可得出两者的正比关系。
【解析】
（1）电流表使用前应调零，若连接电路前有示数，需对电流表进行调零操作；
（2）连接电路时，为防止短路损坏电路元件，开关S应处于断开状态；
（3）连接完电路实验前，滑动变阻器滑片需移至最大阻值处，结合图甲可知，滑片移至b端时阻值最大；
（4）电流表选用0~0.6A量程，分度值为0.02A，指针指向0.2A，故示数为0.2A；
（5）探究电阻一定时电流与电压的关系，可计算每组数据的U/I比值，若比值为定值，说明电流与电压成正比；也可绘制U-I图像，观察是否为过原点的直线，从而得出关系。
【答案】
(1) 调零；(2) 断开；(3) b；(4) 0.2；(5) 计算$\frac{U}{I}$的比值（或绘制U - I图像，观察是否为过原点的直线）
【知识点】
电流表的使用、电路连接的基本操作、探究电流与电压的关系
【点评】
本题围绕探究电流与电压关系实验的基础环节命题，考查实验器材使用、电路操作及数据处理的核心知识点，属于实验基础题，侧重对实验基本技能的掌握。
【难度系数】
0.7
